Comment résoudre le problème de la durée de vie de la plaque de frottement de l'embrayage 430 de type pull de camions lourds par l'optimisation des matériaux?

En tant que nœud clé dans la transmission de puissance, la fonction centrale de l'embrayage de camion lourd est d'atteindre le couplage et le découplage du moteur et la transmission par le couple de frottement. Dans des conditions de charge lourde, la plaque de frottement doit résister à l'impact instantané du couple de pointe et des cycles d'engagement / désengagement fréquents, ce qui conduit à l'usure, à l'ablation et à la décroissance thermique sur la surface du matériau, et provoque finalement un glissement d'embrayage, une séparation incomplète et d'autres modes de défaillance. Les matériaux traditionnels basés sur l'amiante ou semi-métalliques ont une résistance à l'usure insuffisante et une mauvaise stabilité thermique, et leur durée de vie dans des scénarios à charge lourde est généralement inférieure à 300 000 kilomètres, ce qui est devenu le principal point de douleur restreignant la logistique et l'efficacité du transport.

En tant que produit de référence pour les systèmes de transmission de camions en service lourd, l'ensemble d'embrayage de type 430 a augmenté la durée de vie de la plaque de frottement à plus de 800 000 kilomètres grâce à l'innovation matérielle et à l'optimisation structurelle. Son chemin de percée technologique a une signification de référence importante pour l'industrie.

La dégradation des performances de la plaque de frottement est due à la superposition de multiples processus physiques et chimiques:
Mécanisme d'usure: Pendant le processus de frottement, les pics microscopiques à la surface du matériau se brisent et se décollent en raison de la contrainte de cisaillement, formant des débris d'usure. Les matériaux traditionnels à base d'amiante ont une faible résistance aux fibres et une mauvaise ténacité à matrice, et le taux d'usure est élevé que 0,1 mm / 10 000 kilomètres, ce qui conduit à une décroissance rapide de l'épaisseur de la plaque de frottement.
Phénomène d'ablation: Dans un environnement à haute température, la matrice de résine dans le matériau de frottement subit une décomposition thermique pour générer des gaz volatils, formant un film d'air sur l'interface de frottement, provoquant une baisse soudaine du coefficient de frottement. Par exemple, dans des conditions d'escalade continue, la température de surface des matériaux traditionnels peut dépasser 400 ℃, provoquant une ablation sévère.
Effet de désintégration thermique: L'inadéquation entre le coefficient de dilatation thermique et la conductivité thermique du matériau entraîne une distribution de température inégale sur l'interface de frottement, la réaction d'oxydation dans les zones locales à haute température et la génération d'oxydes avec une dureté plus faible, qui accélère l'usure.
Les mécanismes de défaillance ci-dessus se renforcent mutuellement dans des conditions de charge lourde, formant un cercle vicieux et conduisant finalement à une défaillance des performances de l'embrayage.

L'ensemble d'embrayage de type 430 a construit un système de renforcement à plusieurs échelles grâce à la conception de la microstructure matérielle et à l'optimisation des processus, réalisant une amélioration coordonnée de la performance de la plaque de frottement:
1. Mécanisme de dispersion et de transfert de contrainte des fibres renforcées
Les matériaux composites à haute fibre utilisent des fibres à haute performance telles que les fibres d'aramide et les fibres de carbone comme renforts, et leur module est aussi élevé que 200-300GPA, ce qui est plus de 10 fois celui des fibres d'amiante traditionnelles. Grâce à la technologie de tissage tridimensionnelle et à la technologie d'imprégnation de résine, les fibres forment une structure de maillage dans la matrice, dispersant efficacement la contrainte de friction. Lorsque l'interface de frottement est soumise à une force de cisaillement, la contrainte est transmise à toute la plaque de frottement à travers l'interface fibre-matrice pour éviter l'usure causée par la concentration de contrainte locale.

2. Technologie de modification de la matrice de résine
La résine phénolique traditionnelle est facile à décomposer à des températures élevées en raison de sa mauvaise résistance à la chaleur. L'assemblage d'embrayage de type 430 utilise une résine phénolique modifiée, et en introduisant des charges telles que la nano-silice et le graphène, la stabilité thermique et la lubricité de la matrice sont améliorées. La température de transition du verre (TG) de la résine modifiée est augmentée à 280 ° C, ce qui inhibe efficacement la décomposition thermique à des températures élevées.

3. Effet synergique du modificateur de performance de frottement
Afin d'équilibrer le coefficient de frottement et la résistance à l'usure, les particules dures telles que l'oxyde d'aluminium et l'oxyde de magnésium et les lubrifiants tels que le graphite et le disulfure de molybdène sont ajoutés au matériau. Les particules dures forment des corps micro-convexes à l'interface de frottement pour augmenter le coefficient de frottement; Les lubrifiants forment des films de lubrification limite à des températures élevées pour réduire l'usure. En optimisant la taille des particules et la densité de distribution, la régulation dynamique du coefficient de frottement est obtenue.

Amélioration quantitative de la vie de la plaque de friction par optimisation des matériaux
1. Mécanisme d'amélioration de la résistance à l'usure
L'effet de pontage des fibres renforcées et l'amélioration de la ténacité matricielle changent le mode d'usure de la plaque de frottement de la fracture fragile à un pelage difficile. Les mesures réelles montrent que le taux d'usure des matériaux composites à haute fibre dans des conditions de charge lourde est de 40% inférieur à celui des matériaux traditionnels, et le kilométrage de la plaque de frottement lorsque l'épaisseur se désintègre à la norme de ferraille de 3 mm est passée de 300 000 kilomètres à plus de 800 000 kilomètres.

2. Percée dans la résistance à la décroissance thermique
L'effet synergique du modificateur de performance de résine et de frottement modifiée améliore considérablement la stabilité thermique du matériau. Dans le test d'escalade continu, la température de surface de la plaque de frottement a été stabilisée en dessous de 350 ℃, et la plage de fluctuation du coefficient de frottement a été contrôlée à ± 5%, évitant le glissement de l'embrayage causé par la décroissance thermique.

3. Adaptabilité environnementale améliorée
Les matériaux composites à haute fibre ont une excellente résistance à l'hydrolyse et une résistance à la corrosion, et peuvent maintenir des performances de friction stables dans des environnements difficiles tels que l'humidité et le spray salin. Par exemple, le taux de défaillance de l'embrayage des camions opérant dans les zones côtières est de 60% inférieur à celui des matériaux traditionnels.

En plus des matériaux composites à haute fibre, le Ensemble d'embrayage de type tir à camion lourd 430 a également exploré l'application de matériaux de friction à base de carbure de silicium:
Stabilité à haute température: le point de fusion du carbure de silicium est élevé que 2700 ℃, et il peut toujours maintenir un coefficient de frottement de plus de 0,4 à une température élevée de 600 ℃, ce qui convient aux conditions de couple de pointe des moteurs à puissance élevée.
Résistance à la fissuration thermique: sa structure en céramique dense peut inhiber efficacement l'expansion des fissures thermiques et éviter la défaillance du matériau causée par la fatigue thermique.
Défis et contre-mesures: les matériaux en carbure de silicium sont très cassants et difficiles à traiter, et leur résistance à l'impact doit être améliorée grâce à l'optimisation du classement des particules et à la technologie de revêtement de surface.